JPH1062779A - 光学素子、及び光学素子を用いた液晶表示素子及び光源及び投写型表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視角特性の良い液晶表示素子を実現するにあ
る。 【解決手段】 液晶表示装置において、平行光線のバ
ックライトの基板中の半値幅をθ0 、液晶セルのブラッ
クマトリックスから拡散板までの距離をＬ（基板の厚み
に対して液晶の厚みが十分に小さい時にはＬ＝基板
厚）、ブラックマトリックスの幅をＷ、画素ピッチを
Ｐ、基板の屈折率をｎB 、滲み出しの距離をＢ、滲み出
しの係数をＫとすると、 Ｂ≦Ｐ／Ｋ （Ｋ＝２〜１０） すなわち、 θ0 ≦sin ^-1（ｎB ・sin （tan ^-1（Ｐ／Ｋ＋Ｗ／２）
・１／Ｌ） の関係で液晶表示装置が製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子、及び光
学素子を用いた液晶表示素子及び光源及び投写型表示シ
ステムに係り、特に光線を拡散させる光学素子を用いた
液晶表示素子、及びその光学素子をスクリーンに用いた
リア・プロジェクタに関する。また、その光学素子を拡
散板に用いた拡散光源及びその拡散光源を用いた液晶表
示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型軽量、低消費電力という大き
な利点をもつ液晶表示素子は、日本語ワードプロセッサ
やデスクトップパーソナルコンピュータ等のパーソナル
ＯＡ機器の表示装置として積極的に用いられている。液
晶表示素子（以下、ＬＣＤと略称する。）のほとんど
は、ねじれネマティック液晶を用いており、表示方式と
しては、このなかでも旋光線モードと複屈折モードとの
２つの方式に大別できる。

【０００３】旋光線モードのＬＣＤには、例えば９０゜
ねじれた分子配列をもつツイステッドネマティック（Ｔ
Ｎ）形液晶（ＴＮ−ＬＣＤ）があり、原理的に白黒表示
で、高いコントラスト比と良好な階調表示性を示し、時
計や電卓、単純マトリクス駆動や、スイッチング素子を
各画素ごとに具備したアクティブマトリクス駆動で、ま
た、カラーフィルターと組み合わせたフルカラーの表示
の液晶テレビなど（ＴＦＴ−ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤ）
に応用されている。

【０００４】一方、複屈折モードの表示方式のＬＣＤの
代表例としては、一般に９０゜以上ねじれた分子配列を
もつスーパーツイストネマティック（ＳＴＮ；Ｓｕｐｅ
ｒＴｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）形液晶（ＳＴＮ−
ＬＣＤ）があり、これは急峻な電気光学特性を有するた
め、各画素ごとに薄膜トランジスタやダイオードなどの
スイッチング素子を配せずとも、構造が単純で製造コス
トが低廉な単純マトリクス型電極構造を用いて、時分割
駆動により容易に大容量（大画面）表示を実現すること
ができる。

【０００５】これらの液晶表示素子の画質上の重要な課
題として、視角特性の改善があり、様々な方法が提案さ
れている。代表的なＴＮ−ＬＣＤの視角改善方法として
は、画素容量分割法( 例えば、K. R. Sarma, et. al.,
SID'89 Digest, pp148-150 (1989))、画素配向分割法(
例えば、K. H. Yang, Conf. Record of IDRC'91, pp.68
-72)、補償板を用いる方法（例えば、久武他：電子情報
通信学会論文誌，C-ll, vol.J76-C-ll, No.5, pp322-32
8 (1993)）などがある。また、ＴＮ以外の表示モードを
用いることも検討されており、ベンド配向の液晶セルと
２軸の光学補償板を組み合わせたＯＣＢモード（Optica
lly Compensated Birefringence mode,Y. Yamaguchi, e
t.al., SID'93 Digest, pp277-280 (1993) 、或いは、
T. Miyashita, et al., Eurodisplay Digest, pp277-28
0 (1993)、或いは、C-L. Kuo, etal., SID'94 Digest,
pp927-930 (1984) 、或いは、T. Miyashita, et al., S
ID'95 Digest, pp797-800 (1995) ）や、横電界により
液晶分子を駆動するＩＰＳ（In-Plane Switching）モー
ドなどが提案されている（R. Kiefer, et.al., Japan D
isplay '92 Digest, pp547-550 (1992) 或いは、 M. Oh
-e, et. al., AsiaDisplay '95 Digest, pp577-580 (19
95) など）。

【０００６】また、これらのＬＣＤの視角改善の方法と
は異なる考え方として、図２８に示すように透過型ＬＣ
Ｄのバックライトを平行光線とし、液晶セル３の表側に
拡散板５をスクリーンとして配置させる方法が提案され
ている（M. McFarland, et.al., Asia Display '95 Dig
est, pp739-74 (1995)等）。即ち、図２３に示す透過型
ＬＣＤにおいては、平行光線バックライト７が光源６
Ａ、導光体６Ｂ及び平行化シート６Ｃ構成され、光源６
Ａから発せられた光線が導光体６Ｂによって平行化シー
ト６Ｂに導かれ、平行化シート６Ｂによって平行化され
て液晶セル３の入射側に配置された偏光板４に向けられ
ている。偏光板４を通過して偏光された光線は、液晶セ
ル３を通過して拡散板５に入射され、この拡散板５によ
って拡散され、液晶セル３の射出側に配置された偏光板
４を介してＬＣＤ外に照射される。このような構造にお
いては、光線が拡散板５によって拡散されることから光
線の照射方向が広がり、実質的に視野角が広げられるこ
ととなる。

【０００７】ここで用いられるスクリーンとしては、液
晶分散高分子フィルムなど多重散乱による拡散板５、多
重反射を利用するミラーアレイ、レンチキュラーレンズ
アレイなどがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の画素分割法、補
償板を用いる方法、或いは、ＯＣＢやＩＰＳ等の各方法
は、視野角を変化させた場合にいずれも表示の色味が変
化するという問題があるのに対して、この平行光線バッ
クライト７と拡散板５を用いる視角改善法は、液晶セル
３を通過する光線は液晶セル３に垂直な方向の光線のみ
であり、液晶セル３を通過した後に光線を拡散させるの
で、原理的に視角を変化させても表示の色味が変化しな
いという長所がある。

【０００９】一方、この平行光線バックライトと拡散板
によりＬＣＤの視角特性を改善する方法の問題点とし
て、以下のことがある。まず、表示のにじみ、ぼやけに
より、解像度が低下するという問題がある。これは実際
の平行光線バックライトの光線が完全に平行ではなく若
干の広がりを有しているため、ＬＣＤの各画素を通過し
た光線が周囲の画素を通過した光線と重なり合ってスク
リーンに入射、拡散されるためである。また、スクリー
ン自体の厚さが大きい場合、この表示のにじみは更にひ
どくなる。

【００１０】次に、配光線特性（拡散角度）の問題があ
る。すなわち表示画像を斜めから見ても良好な像が見え
るようにするためには、液晶セルを通過した光線を十分
に拡散させることがスクリーンに要求されるが、光線を
広い角度まで散乱させようとした場合、所望の拡散角度
に制御することが困難であり、またスクリーンでの光線
の損失が増えるという問題がある。また、スクリーンに
よる光線の拡散の程度を強くした場合、スクリーンで発
生する周囲光線の散乱も強くなるため画面が白っぽく見
え、表示画像の品位が著しくて以下するという問題点が
ある。この周囲光線の散乱を防ぐためには、表側の偏光
板をスクリーンの外側に置くことが有効であるが、従来
のスクリーンでは光線の偏光状態に著しく影響を与える
ため、偏光板はスクリーンと液晶セルの間に置かざるを
えなかった。

【００１１】本発明は、上述した事情に鑑みなされたも
のであって、これらの問題点を解決し、表示のにじみが
少なく、光線の損失が少なく、拡散角度を制御性良く広
く作ることができ、かつ光線の偏光状態に与える影響の
少ないスクリーンを用いて視角特性の良い液晶表示素子
を実現することを目的とする。

【００１２】

【問題を解決する手段】この発明によれば、視野側及び
バックライト側の偏光板と、一主面に電極が形成され、
この主面が対向するように配置された２枚の基板間に液
晶組成物が挟持され、一対の偏光板間に配置された液晶
セルであってブラックマトリックスを有する液晶セル
と、前記視野側偏光板と前記液晶セルの間に配置された
拡散板と、前記バックライト側の偏光板に向けて平行光
線を照射するバックライトと、を具備する液晶表示素子
において、前記平行光線のバックライトの基板中の半値
幅をθ0 、液晶セルのブラックマトリックスから拡散板
までの距離をＬ（基板の厚みに対して液晶の厚みが十分
に小さい時にはＬ＝基板厚）、ブラックマトリックスの
幅をＷ、画素ピッチをＰ、基板の屈折率をｎBASE、滲み
出しの距離をＢ、滲み出しの係数をＫとすると、 Ｂ≦Ｐ／Ｋ （Ｋ＝２〜１０） すなわち、 θ0 ≦ｓｉｎ^-1（ｎBASE・sin （tan ^-1（Ｐ／Ｋ＋Ｗ／
２）・１／Ｌ） となることを特徴とする液晶表示素子が提供される。

【００１３】また、前記拡散板が平板状の光学的に等方
性の透明媒質中に透明で光学的に等方性かつ前記透明媒
質と屈折率の異なる略球形状の屈折体を前記平板状透明
媒質の主面に対して概略平行に平面状に並べた層を単層
または複数層設けた光学素子であることを特徴とする液
晶表示素子が提供される。

【００１４】また、一主面に電極が形成された２枚の基
板を前記主面が対向するように配置され、その間に液晶
組成物が挟持された液晶セルが２枚の偏光板の間に配置
され、前記表側偏光板と前記液晶セルの間に拡散板が配
置され、裏側に平行光線のバックライトを有する液晶表
示素子において、画素間のＢＭ幅が一画素内の構成画素
のブラックストライプの幅よりも太いことを特徴とする
液晶表示素子が提供される。

【００１５】また、一主面に電極が形成された２枚の基
板を前記主面が対向するように配置され、その間に液晶
組成物が挟持された液晶セルが２枚の偏光板の間に配置
され、前記表側偏光板と前記液晶セルの間に拡散板が配
置され、裏側に平行光線のバックライトを有する液晶表
示素子において、画素間に補助ブラックストライプを配
設したことを特徴とする液晶表示素子が提供される。

【００１６】また、補助ブラックストライプが液晶セル
と拡散板の間で、前記液晶セルの表側表面に配設したこ
とを特徴とする液晶表示素子が提供される。

【００１７】また、補助ＢＭが拡散板の内面に形成され
たことを特徴とする液晶表示素子が提供される。

【００１８】また、一主面に電極が形成された２枚の基
板を前記主面が対向するように配置され、その間に液晶
組成物が挟持された液晶セルが２枚の偏光板の間に配置
され、表側に拡散板が配置され、裏側に平行光線のバッ
クライトを有する液晶表示素子において、前記バックラ
イト光強度が正面の１％以下になる角度をθｃ，前記液
晶セルのコントラスト比がＸ以上となる角度をθｘとす
ると、 θｃ＜θｘ かつＸ≧６０ としたことを特徴とする液晶表示素子が提供される。

【００１９】また、一主面に電極が形成された２枚の基
板を前記主面が対向するように配置され、その間に液晶
組成物が挟持された液晶セルが２枚の偏光板の間に配置
され、表側に拡散板が配置され、裏側に平行光線のバッ
クライトを有する液晶表示素子において、平行光線バッ
クライトの輝度の視角特性をＹBL（φ，θ）、液晶セル
のＯＦＦ時の視角特性をＴoff （φ，θ）、液晶セルの
ＯＦＦ時の視角特性をＴon（φ，θ）とすると、下記式
１の関係が成立することを特徴とする液晶表示素子が提
供される。

【００２０】

【数２】

【００２１】また、平板状の光学的に等方性の透明媒質
中に透明で光学的に等方性かつ前記透明媒質と屈折率の
異なる略球形状の屈折体を前記平板状透明媒質の主面に
対して概略平行に平面状に並べた層を単層または複数層
設けた光学素子において、前記略球形状の屈折体の直径
の標準偏差が１００％以下であることを特徴とする光学
素子が提供される。

【００２２】また、平板状の光学的に等方性の透明媒質
中に透明で光学的に等方性かつ前記透明媒質と屈折率の
異なる略球形状の屈折体を前記平板状透明媒質の主面に
対して概略平行に平面状に並べた層を単層または複数層
設けた光学素子において、前記透明な媒質の屈折率をｎ
１、前記球形状屈折体の屈折率をｎ２とし、層の数をａ
とすると、 ０．６３≦（ｎ１／ｎ２）^ａ≦０．８８ または １．１２≦（ｎ１／ｎ２）^ａ≦１．５７ の関係にあることを特徴とする光学素子が提供される。

【００２３】また、平板状の光学的に等方性の透明媒質
中に透明で光学的に等方性かつ前記透明媒質と屈折率の
異なる略球形状の屈折体を前記平板状透明媒質の主面に
対して概略平行に平面状に並べた層を単層または複数層
設けた光学素子において、前記略球形状の屈折体が気体
からなることを特徴とする光学素子が提供される。

【００２４】また、一主面に電極が形成された２枚の基
板を前記主面が対向するように配置され、その間に液晶
組成物が挟持された液晶セルが２枚の偏光板の間に配置
され、前記表側偏光板と前記液晶セルの間に拡散板が配
置され、裏側に平行光線のバックライトを有する液晶表
示素子において、前記拡散板が平板状の光学的に等方性
の透明媒質中に透明で光学的に等方性かつ前記透明媒質
と屈折率の異なる略球形状の屈折体を前記平板状透明媒
質の主面に対して概略平行に平面状に並べた層を単層ま
たは複数層設けた光学素子からなることを特徴とする液
晶表示素子が提供される。

【００２５】また、光変調素子によって変調された光
線、または発光線型電気光学素子からの光をスクリーン
に投射し、スクリーンの反対側からその投射像を観察す
るリア・プロジェクション方式の表示システムにおい
て、スクリ−ンに平板状の光学的に等方性の透明媒質中
に透明で光学的に等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異
なる略球形状の屈折体を前記平板状透明媒質の主面に対
して概略平行に平面状に並べた層を単層または複数層設
けた光学素子を用いたことを特徴とするリア・プロジェ
クション方式の表示システムが提供される。

【００２６】また、面光源の表面に、平板状の光学的に
等方性の透明媒質中に透明で光学的に等方性かつ前記透
明媒質と屈折率の異なる略球形状の屈折体を前記平板状
透明媒質の主面に対して概略平行に平面状に並べた層を
単層または複数層設けた光学素子を配置したことを特徴
とする拡散光源が提供される。

【００２７】また、前記拡散光源を背面光源に用いたこ
とを特徴とする透過型液晶表示素子が提供される。

【００２８】また、一主面に電極が形成された２枚の基
板を前記主面が対向するように配置され、その間に液晶
組成物が挟持された液晶セルが２枚の偏光板の間に配置
され、表側に拡散板が配置され、裏側に平行光線のバッ
クライトを有する液晶表示素子において、前記拡散板が
平板状の光学的に等方性の透明媒質中に透明で光学的に
等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異なる略球形状の屈
折体を前記平板状透明媒質の主面に対して概略平行に平
面状に並べた層を単層または複数層設けた光学素子より
なり、前記略球形状の屈折体の直径が画素ピッチの１／
４より大きい割合が５％未満であることを特徴とする液
晶表示素子が提供される。

【００２９】また、一主面に電極が形成された２枚の基
板を前記主面が対向するように配置され、その間に液晶
組成物が挟持された液晶セルが２枚の偏光板の間に配置
され、表側に拡散板が配置され、裏側に平行光線のバッ
クライトを有する液晶表示素子において、前記拡散板が
平板状の光学的に等方性の透明媒質中に透明で光学的に
等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異なる略球形状の屈
折体を前記平板状透明媒質の主面に対して概略平行に平
面状に並べた層を単層または複数層設けた光学素子より
なり、前記略球形状の屈折体の直径が画素ピッチの１／
１０より大きい割合が１０％未満であることを特徴とす
る液晶表示素子が提供される。

【００３０】また、光変調素子によって変調された光
線、または発光線型電気光学素子からの光をスクリーン
に投射し、スクリーンの反対側からその投射像を観察す
るリア・プロジェクション方式の表示システムにおい
て、平板状の光学的に等方性の透明な媒質中に透明で光
学的に等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異なる略球形
状の屈折体を前記平板状透明媒質の主面に対して概略平
行に平面状に並べた層を単層または複数層設けた光学素
子をスクリーンに用い、かつ、前記略球形状の屈折体の
直径を、スクリーン上に投射された画像の画素ピッチの
１／４より大きい割合が５％未満としたことを特徴とす
るリア・プロジェクション方式の表示システムが提供さ
れる。

【００３１】また、光変調素子によって変調された光
線、または発光線型電気光学素子からの光をスクリーン
に投射し、スクリーンの反対側からその投射像を観察す
るリア・プロジェクション方式の表示システムにおい
て、平板状の光学的に等方性の透明な媒質中に透明で光
学的に等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異なる略球形
状の屈折体を前記平板状透明媒質の主面に対して概略平
行に平面状に並べた層を単層または複数層設けた光学素
子をスクリーンに用い、かつ、前記略球形状の屈折体の
直径を、スクリーン上に投射された画像の画素ピッチの
１１０より大きい割合が１０％未満としたことを特徴と
するリア・プロジェクション方式の表示システムが提供
される。

【００３２】また、導光体の裏側に光吸収体を配設した
ことを特徴とする背面光源が提供される。

【００３３】また、導光体とランプの間にレンズシ−ト
を配設したことを特徴とする背面光源が提供される。

【００３４】また、前記背面光源を用いたことを特徴と
する透過型液晶表示素子が提供される。

【００３５】本発明の液晶表示素子及び光源ならびに投
写型表示システムに組み込まれる液晶電気光学素子は、
上記目的を達成するものであり、以下その達成原理と手
法について図面を参照して説明する。

【００３６】前述したように、平行光線バックライトと
拡散板によりＬＣＤの視角特性を改善する方法の問題点
として表示のにじみ、ぼやけにより、解像度が低下する
という問題がある。これは実際の平行光線バックライト
の光線が完全に平行ではなく若干の広がりを有している
ため、ＬＣＤの各画素を通過した光線が周囲の画素を通
過した光線と重なり合ってスクリーンに入射、拡散され
たためである。

【００３７】にじみを改善するには、拡散板に入射する
までの光線がほぼ一画素ごとに区切れていることが重要
である。

【００３８】これを達成するには各構成要素の設計値を
最適化する必要があり、平行光線のバックライトの基板
中の半値幅をθ0 、液晶セルのブラックマトリックスか
ら拡散板までの距離をＬ（基板の厚みに対して液晶の厚
みが十分に小さい時にはＬ＝基板厚）、ブラックマトリ
ックスの幅をＷ、画素ピッチをＰ、基板の屈折率をｎB
、滲み出しの距離をＢ、滲み出しの係数をＫとする
と、 Ｂ≦Ｐ／Ｋ （Ｋ＝２〜１０） すなわち、 θ0 ≦sin ^-1（ｎB ・sin （tan ^-1（Ｐ／Ｋ＋Ｗ／２）
・１／Ｌ） の関係が成り立てばよい。

【００３９】また、拡散板に近いところに一画素ごとに
区切るブラックマトリックス（ＢＭ）が配設されている
と高い効果が得られる。実際の配設位置としては観察面
に近い液晶セルの外側表面や拡散板の内部が挙げられ
る。

【００４０】上述した式は、図１を参照して次のように
説明される。一般に、液晶表示素子においては、バック
ライト７から平行光線が偏向板（図１には、図示せ
ず。）を介してバックライト側の基板１４に入射され
る。通常、このバックライト側の基板１４と空気との境
界で屈折されて光線は、基板１４内に進入される。即
ち、バックライト７からの光線は、完全な平行光線とは
限らず、僅かに発散性を有して基板１４に入射され、基
板１４で屈折されて基板１４内を進行される。この発散
性の度合いが半値幅θ0 として定義される。即ち、バッ
クライト７の光射出面から垂直に射出される完全な平行
光線であれば、バックライト７の光射出面を通る法線に
対する射出光線の成す角度である半値幅θ0 は、ゼロ
（θ0 ＝０）となる。このような平行光線は、屈折角ゼ
ロであるので前述した法線に沿って進行してブラックマ
トリックス３０間に定められるある画素に相当する液晶
セル１２内の一画素部分に進入し、そのままその同一画
素部分を通過して拡散板５に入射される。このような場
合には、光線がほぼ一画素ごとに区切れることとなり、
異なる画素部分を光線が通過することによるにじみが生
じることはない。

【００４１】これに対して、平行光線が僅かな発散性を
有する場合には、その発散の度合いによって、換言すれ
ば、半値幅θ0 の値によって異なる画素部分を光線が通
過することによるにじみが生じることとなる。この限界
は、上述した式によって定義される。図１に示されるよ
うに半値幅θ0 で基板１４に入射され、基板１４と空気
との境界で屈折されてブラックマトリックス３０に向か
う場合には、そのブラックマトリックス３０で遮蔽さ
れ、液晶セル１２に進入されないこととなる。これに対
して、ブラックマトリックス３０の境界を通過して液晶
セル１２内に進入される場合には、ある画素部分を通過
して隣接する液晶セル１２内の隣接画素部を通過するこ
ととなる。このような光線は、実質的に２つの画素部分
を通過して拡散板５に入射されることからにじみが生じ
る原因となる。このような背景から上述した式が発明者
らによって導き出された。

【００４２】即ち、半値幅θ0 を有して基板１４に入射
される場合には、シュネルの法則から次の式が成立す
る。ここで、ｎは、基板１４の屈折率である。

【００４３】ｎB sin θ＝sin θ0 θ＝sin-1 （sin θ0 ／ｎB ） この屈折角θで屈折した光線は、液晶セル１２中の２つ
の画素部分を通過して拡散板５に入射されることとな
る。この拡散板５の光線の入射領域が隣接する画素を通
過した他の光線とより混じり合う可能性が大きい領域で
あるほど、拡散板５内にて他の画素部分を通過した光線
とにじみの原因となる光線との混合が生じ、よりにじみ
が顕著となる。そこで、上述した屈折角θで屈折した光
線が拡散板５に入射する位置を次のように定義する。

【００４４】にじみは、図１に示すにじみ出しの距離Ｂ
に依存することとなる。ここで、にじみ出しの距離Ｂ
は、ブラックマトリックス３０の境界に相当する拡散板
５上の位置Ｐ0 から屈折角θで屈折した光線が拡散板５
に入射する位置Ｐx までの距離と定義される。にじみ
は、このにじみ距離Ｂに依存して生じ、このにじみ出し
距離Ｂが画素ピッチＰ、即ち、ブラックマトリックス３
０間の距離Ｐに占める割合に応じてにじみが目立つこと
となる。即ち、にじみ出し距離Ｂが次の滲みの基準式の
関係にあるとにじみは、目立たないことが発明者らによ
って確認されている。

【００４５】Ｂ≦Ｐ／Ｋ ここで、Ｋは、滲み出しの係数であって、Ｋは、２〜１
０の範囲で設定される。

【００４６】上述したじみ出しの距離Ｂは、図１の配置
を幾何学的に表した図２に示される関係から次式で示さ
れることとなる。

【００４７】Ｂ＋Ｗ／２＝Ｌtan θ 即ち、 Ｂ＝Ｌtan θ−Ｗ／２ ここで、Ｌは、基板１４のバックライト側の光入射面か
ら拡散板５の光入射面までの距離、また、Ｗは、ブラッ
クマトリックスの幅を示している。尚、図２に示され、
拡散板５の光入射面を横軸とするグラフは、拡散板５上
における入射光線の光強度分布を表している。このグラ
フから明らかなようにブラックマトリックス３０に対向
する拡散板５上の領域は、光強度が低下し、僅かに滲み
の原因となる光線がその領域外に進入しても大きな滲み
が生ずることはない。この意味からも適切な滲み係数Ｋ
を設定するば、滲みが目立つようなことがないことが理
解できる。

【００４８】滲みの基準式ににじみ出し距離Ｂを代入す
ると、 Ｂ＝ Ｌtan θ−Ｗ／２≦Ｐ／Ｋ であるから、 θ＝ sin^-1（sin θ0 ／ｎB ）≦tan ^-1（Ｐ／Ｋ＋Ｗ／
２）／Ｌ となる。従って、 θ0 ≦sin ^-1（ｎB ・ sin^-1（ tan^-1（Ｐ／Ｋ＋Ｗ／
２）・１／Ｌ） となる。

【００４９】このような設計にすることで拡散板に入射
するまでの光線がほぼ一画素ごとに区切れ、にじみが改
善される。

【００５０】滲み出しの係数Ｋと半値幅θ0 の関係につ
いての実験結果が下記表１に示され、そのグラフが図３
に示されている。

【００５１】

【表１】

【００５２】この表１及び図３のグラフからも明らかな
ように滲み出しの係数Ｋは、２〜１２の範囲で設定され
ることが、表示装置の設計上の余裕度を与えることとな
る。半値幅θ0 が小さい程、Ｋを大きくすることができ
る。（即ち、滲みが少なく、良好な画像が得られる。）
滲み出しの係数Ｋの値は、好ましくは、３以上、更に
好ましくは、４以上が良い。滲み出しの係数Ｋは、確か
に大きい方が良いが、半値幅θ0 を最小にすることも技
術的に限界があり、半値幅θ0 を小さくして滲み出しの
係数Ｋを大きく設定してもその効果自体が次第に飽和す
る傾向にあることから、滲み出しの係数Ｋは、好ましく
は、３〜１０の範囲、更に好ましくは、４〜１０の範囲
に設定される。

【００５３】また、画素間の光線が混ざり合わなけれ
ば、画素内の光線（例えばＲ，Ｇ，Ｂ）が混ざり合って
も支障がないので、一画素間のブラックマトリックス３
０の幅が拡散板５に入射するまでの光線をほぼ一画素ご
とに区切る程度に広ければよく、図１に示されるように
補助的に設けられる一画素内のブラックマトリックス３
１の幅は、ＴＦＴや信号線からの光リ−クを遮るに必要
な幅があれば良い。したがって、一画素内のブラックマ
トリックス１３の幅より一画素間のブラックマトリック
ス３０の幅は広くなることとなる。

【００５４】更に、前記拡散板５には、平板状の光学的
に等方性の透明媒質中に透明で光学的に等方性かつ前記
透明媒質と屈折率の異なる略球形状の屈折体を前記平板
状透明媒質の主面に対して概略平行に平面状に並べた層
を単層または複数層設けた光学素子を用いるとにじみ改
善効果がより高くなる。

【００５５】以下に、その原理と、従来の拡散板に比べ
てどのように優れているか説明する。 本発明の液晶表
示素子及び光源並びに投写型表示システムに組み込まれ
る液晶電気光学素子は、上記目的を達成するものであ
り、以下その達成原理と手法について図面を参照して説
明する。

【００５６】図４及び図５は、本発明の液晶表示素子及
び光源並びに投写型表示システムに組み込まれる光学素
子の模式的な断面構造の例を示している。図４には、球
を密に並べた層の数が１層である構造例が示され、図５
には、球を密に並べた層の数が３層である構造例が示さ
れている。図６は、図４及び図５に示される光学素子を
形成する球の部分を拡大した図である。図６において符
号Ａであらわした球の上面の部分及び下面の部分は、屈
折体、即ち、凸レンズとして働く。従って、符号Ａの部
分に入射した光線は、拡がって符号Ａで示される射出側
から射出される。一方、図６の中の符号Ｂで示した球の
側面の部分に入射した光線は、屈折或いは、散乱して大
きく曲げられるが、その光線強度は小さく無視すること
ができる。

【００５７】すなわち、図４で示した本発明の液晶表示
素子等に組み込まれる光学素子は、マイクロ・レンズ・
アレイのシートとして作用し、入射してくる光線を少し
拡げて、即ち、僅かに発散して出射する機能を有する。
図５に示すようにこの光学素子を複数層が積層される構
造では、その層の数が多ければ多いい程、更に光線が拡
散、即ち、発散させられることとなる。また、一層当た
りの光線の拡散の程度は、球及び球の回りを包んでいる
透明媒質のそれぞれの屈折率の値によって変化する。ま
た、複数層全体での光線の拡散の程度は、各層の球の密
度を変えることによっても制御することができる。

【００５８】下記表２には、層の数によって光線の拡散
の様子がどのように変化するかを測定した実験結果の例
が示されている。発明者らの実験によれば、拡散板を用
いた液晶表示素子の視角改善に用いるには、層の数は３
から６層が最も好ましことが判明している。

【００５９】

【表２】

【００６０】以上が本発明の液晶表示素子等に組み込ま
れる光学素子が拡散板として作用する原理であるが、次
にこの光学素子が従来の拡散板に比べてどのように優れ
ているかを説明する。

【００６１】本発明の光学素子においては、詳細は後述
の実施例の項で述べるが、使用する球の直径は数μｍの
もので作ることが可能であり、この球の１つ１つがレン
ズとして作用する。従って、球の層の数を例えば、５層
で作ったとしても、拡散層全体の厚さを数十μｍ以下に
容易に作ることが出来、従来のレンズアレイによる拡散
板と比較して、厚みが非常に薄いので、表示画像のにじ
みに対して非常に有利となる。また、本発明の光学素子
を液晶表示素子と組み合わせた場合、球の直径は画素の
大きさに比べて十分小さいので、球の並びに多少の欠陥
があっても表示品位にほとんど影響しない。

【００６２】また、従来の多重散乱による拡散板やミラ
ー・アレイによる拡散板では、必要な拡散の程度を得よ
うとすると光路の界面の数が多くなり、光線の損失が大
きくなるのに対して、本発明の光学素子による拡散板
は、屈折効果を利用しており光路上の界面の数も少ない
ので光線の損失が少ない。

【００６３】更に本発明の光学素子は光線の偏光状態に
与える影響も少ないため、液晶表示素子と組み合わせる
場合、偏光板と液晶セルの間に配置することが出来る。
このことは、表示画像のにじみの問題に対してに効果が
あるだけでなく、周囲からの光線が拡散板に入射、或い
は、出射する際に偏光板を通過するため減衰するので、
周囲からの光線が拡散板によって散乱され表示画像の品
位を低下させる問題についても、著しい効果がある。

【００６４】また、本発明の光学素子は、光線の損失が
少なくかつ良好な光線の拡散性を示すので、リア・プロ
ジェクション方式のスクリーンや、拡散光源用の拡散板
にも適している。

【００６５】尚、本発明の光学素子において、球の直径
の標準偏差は１００％以下であれば良く、一つの層のな
かで球が重なりあわない部分が大半を占めれば本発明の
効果がある。または、画素ピッチの１／４より大きい球
の割合が５％未満であれば、にじみが気にならない程度
に改善され、更に高画質・高精細を要求する場合には画
素ピッチの１／１０より大きい球の割合が１０％未満で
ある必要がある。

【００６６】また、ＬＣＤの視角特性は、コントラスト
が高く、かつ、斜めからでも見える視角の広がりを両立
させる必要がある。図７は、ＤＳモード（Diffusion Sc
reenMode: 拡散スクリ−ンモード）における消偏性の
グラフを示している。 ＤＳモードとは、本発明の光学
素子を拡散板スクリ−ンとして用いた方式を意味してい
る。即ち、図７は、本発明の光学素子を偏光板に挟ん
で、偏光板がクルスニコルの場合と平行ニコルの場合の
透過率の比（消偏性）の測定結果である。消偏性は１５
０（コントラスト０．１５ｘ１０００）以上あるのが好
ましく、この条件を満たす（ｎ１／ｎ２）^a は、 ０．６３≦（ｎ１／ｎ２）^ａ≦０．８８ となる。ここで、ｎ１は、透明媒質としての樹脂の屈折
率を示し、また、ｎ２は、粒子の屈折率を示し、更に、
ａは、粒子層の数を示している。

【００６７】更に、十分な視角の広がりを得るには、方
位角６０度からでも見えることが好ましく、このために
は、正面輝度に対する方位角６０度での輝度の割合が５
％以上あることが好ましい。本発明の光学素子をＴＮモ
−ドの液晶セルと組み合わせ、正面輝度（Ｌ* (60)）に
対する方位角６０度での輝度（Ｌ* (0) ）の割合を測定
した結果が図８に示されている。この結果から、正面輝
度に対する方位角６０度での輝度の割合が５％以上とな
る条件は、 （ｎ１／ｎ２）^ａ ≦ ０．８８ あるいは、 １．１２ ≦ （ｎ１／ｎ２）^ａ となる。したがって、コントラストが高く、かつ、斜め
からでも見える視角の広がりを両立させるには、 ０．６３≦（ｎ１／ｎ２）^ａ≦０．８８ または １．１２≦（ｎ１／ｎ２）^ａ≦１．５７ の条件を満たすことが好ましいまた、バックライトから
の散乱光線も光線の平行度を落とすことになり、にじみ
の原因となる。本発明のように、導光体６Ｂの裏面に黒
いシ−トなどの光吸収体３４を配設する（図９参照）、
あるいは、ランプ６Ａと導光体６Ｂの間にレンズシ−ト
３５を配設する（図１０参照）と散乱光の低減が図れ
る。

【００６８】次に、平行光線バックライトと拡散板によ
りＬＣＤの視角特性を改善する方法の問題点として、配
光線特性（拡散角度）の問題がある。すなわち表示画像
を斜めから見ても良好な像が見えるようにするため、液
晶セルを通過した光線を十分に拡散させる必要がある。

【００６９】球を包んでいる透明媒質と球の屈折率ｎ１
とｎ２は、どちらが大きくても良いが、両者の比が１か
ら外れるほど一層当たりの拡散の程度が高くなる。ここ
で、球の部分を空気や窒素、不活性ガスなどの気体で構
成すると、ｎ２がほぼ１であり、樹脂の屈折率は通常
１．３〜１．７の範囲にあるので両者の比が十分に大き
くなり視角特性が大幅に改善される。また、球に固体粒
子を使用しないのでコスト低減効果も大きい。

【００７０】また、バックライトと液晶セルの視角特性
を合わせ込むことによりコントラスト比が向上し、ＬＣ
Ｄの視角特性が改善される。即ち、バックライト光強度
が正面の１％以下になる角度θｃと液晶セルのコントラ
スト比が６０以上となる角度をθｘとすると、 θｃ ＜ θｘ が成り立つか、あるいは、平行光線バックライトの輝度
の視角特性をＹBL（φ，θ）、液晶セルのＯＦＦ時の視
角特性をＴoff （φ，θ）、液晶セルのＯＮ時の視角特
性をＴon（φ，θ）とすると、下記式１が成り立つよう
に設計することで、コントラスト比６０以上となり、良
好な表示が得られる。

【００７１】

【数３】

【００７２】上述した不等式（θｃ ＜ θｘ）の関し
ては、従来の表示装置とは、明らかに異なるものであ
る。即ち、従来の表示装置では、通常、不等式（ θｘ
＜ θｃ ）が成立している。従来のバックライト光源
では、それ程、光線の平行度が要求されず、バックライ
ト光源６の正面の光強度を１００％とすると、その光強
度が１％以下に低下する視角θｃは、図１１（ｂ）に示
すように６０度以下となり、左右６０度の範囲内で緩や
かに変化される。また、このバックライト光源６が組み
込まれる液晶表示装置は、図１１（a ）に示すようにそ
の視角θｘが著しく狭く、通常、そのコントラストが６
０以内に留められる視角θｘは、１０度程である。従っ
て、不等式（ θｘ＜ θｃ ）となる。これに対し
て、本発明の表示装置に組み込まれるバックライト光源
は、光線の平行度が要求され、バックライト光源６の正
面の光強度を１００％とすると、その光強度が１％以下
に低下する視角θｃは、図１２（ｂ）に示すように２５
度以下となり、左右２５度の範囲内で鋭く変化される。
また、このバックライト光源６が組み込まれる液晶表示
装置は、図５に示すような拡散板５が組み込まれている
ことから、その視角θｘが十分に広く、通常、そのコン
トラストが６０以内に留められる視角θｘは、３５度程
である。従って、この発明の表示装置では、上述した不
等式（θｃ ＜θｘ）が成立され、また、この不等式が
成立することが必要とされる。

【００７３】また、式１は、次のように説明される。即
ち、式１は、分母に相当するノーマリーブラックモード
における装置からの光線束、即ち、表示装置上の輝度に
対する分子に相当するノーマリーホワイトモードにおけ
る装置からの光線束、即ち、表示装置上の輝度の比、換
言すれば、コントラストが６０よりも大きいことを意味
している。液晶セルのオフ時の視角特性Ｔoff （φ，
θ）及び液晶セルのオン時の視角特性Ｔon（φ，θ）
は、それぞれ液晶セルの透過率に相当し、この透過率に
平行光線バックライトの輝度の視角特性ＹBL（φ，θ）
を掛け合わせることによってある視角の方向における光
強度が求まり、その光強度を０から９０度の範囲で積分
することによって２次元的な光強度が求まり、更に０か
ら３６０度範囲で積分することで３次元的な光強度、即
ち、輝度が求まることとなる。物理的には、この式１に
よってコントラストが定義され、このコントラストが６
０以上、好ましくは、１００の条件が定義される。

【００７４】

【発明の実施の形態】以下本発明の液晶表示素子及び光
源並びに投写型表示システムに組み込まれる光学素子の
実施例をより詳細に図面を参照して説明する。

【００７５】（実施例１）まず、図１３に示すように、
粘着材のついていない偏光板８（商品名Ｇ１２２０ＤＵ
（日東電工製））の上にＵＶ硬化型の透明なシリコーン
樹脂２であるＴＦＣ７７７０（東芝シリコーン製、屈折
率＝１．４）を、０．１mmの厚さに塗布し、シリコーン
樹脂の表面が粘着性を示す程度に固化する量の紫外線を
照射する。次にこのシリコーン膜の表面に、粒径５μｍ
のプラスチック球１（商品名ミクロパール、積水ファイ
ンケミカル製、屈折率＝１．５７）を擦り込むように塗
布する。続いて、このプラスチック球１を塗布した面を
水洗いした後、乾燥する。このようにすると、シリコー
ン樹脂の表面に接しているプラスチック球のみがシリコ
ーン樹脂の粘着性によって残り、過剰な球は洗い落とさ
れるので、シリコーン樹脂の表面に一層だけプラスチッ
ク球が密に並んだ層が出来る。この上に再び前述のシリ
コーン樹脂を塗布し、同様の工程を必要回数繰り返すこ
とによって、球が平面状に密に並んだ層を重ねてゆくこ
とが出来る。本実施例では、層の数は３層とし、層と層
の間隔はおおよそ１０μｍとした。最後に最表面の球の
層の上に再びシリコーン樹脂を塗布し、紫外線を充分な
量照射してシリコーン樹脂を固め、本発明の光学素子の
一例を得ることが出来た。偏光板を除いた光学素子全体
の厚さは０．３mmとした。

【００７６】このようにして形成した光学素子を、画素
数が縦４８０、横６４０×３、画素ピッチ縦０．３３m
m、横０．１１mmのＴＦＴ駆動カラー液晶モジュール
（ＬＴＭ１０Ｃ０２５、東芝製）の表面（観察側の偏光
板はなし）に偏光板を外側、シリコーンの面を内側にし
て貼り付けた。この時、本発明の光学素子を形成した偏
光板の偏光軸の方向は、液晶モジュールから剥がした偏
光板の偏光軸と同じになるようにし、同モジュールのバ
ックライトをコリメーション角が７°の平行光バックラ
イトに変更した（図１０）。ＢＭ幅は３５μｍ、ガラス
基板の厚みは１．１mm（屈折率＝１．４）である。この
液晶表示素子の表示画像を目視観察したところ、どの方
位角から見ても法線に対して６０°以上の範囲まで表示
画像の変化がほとんど見られず、極めて良好な視角特性
が得られた。発明者らが測定したところ、平行光バック
ライトの正面輝度が15000Cd/m2のときの表示画像の正面
輝度は７０Cd/m2 であり、法線に対して６０°の角度か
ら観察したときのコントラスト比は５０以上、輝度は正
面から見たときの２５% であった。また、正面コントラ
スト比は１００：１以上が得られた。全体として表示品
位が著しく向上した。また、表示のにじみも目視評価で
ほとんど観察されなかった。

【００７７】（実施例２）実施例１において、３μｍ粒
径と１０μｍ粒径と１２．５μｍ粒径のプラスチック球
（屈折率＝１．５７）を混合し、個数比で４６：４４：
１０の粒度分布の広い（平均粒径＝７．１、標準偏差＝
５５％）球を用いた以外は実施例１と同様にして液晶表
示素子を作製した。この液晶表示素子の表示画像を目視
観察したところ、極めて良好な視角特性が得られた。ま
た、表示のにじみも目視評価でほとんど観察されなかっ
た。

【００７８】（実施例３）実施例１において、３μｍ粒
径と５μｍ粒径と７．５μｍ粒径のプラスチック球（屈
折率＝１．５７）を混合し、個数比で１：１：１の粒度
分布の広い（平均粒径＝５．１、標準偏差＝３６％）球
を用いた以外は実施例１と同様にして液晶表示素子を作
製した。

【００７９】このようにして形成した光学素子を、画素
数が縦１０２４、横７６８×３、画素ピッチ縦０．２４
mm、横０．０８mmのＴＦＴ駆動カラー液晶モジュールの
表面（観察側の偏光板はなし）に偏光板４を外側、シリ
コーンの面を内側にして貼り付けた。この時、本発明の
光学素子を形成した偏光板４の偏光軸の方向は、液晶モ
ジュールから剥がした偏光板の偏光軸と同じになるよう
にし、同モジュールのバックライトをコリメーション角
が７°の平行光バックライトに変更した（図１４）。Ｂ
Ｍ幅は、３０μｍ、ガラス基板の厚みは１．１mm（屈折
率＝１．４）、である。この液晶表示素子の表示画像を
目視観察したところ、どの方位角から見ても法線に対し
て６０°以上の範囲まで表示画像の変化がほとんど見ら
れず、極めて良好な視角特性が得られた。また、表示の
にじみも目視評価で観察されなかった。

【００８０】尚、図１４に示す液晶表示装置において
は、平行光線を照射する光源７の側に基板１４に付着さ
れた光源側偏向板４が配置され、この基板１４上にＴＦ
Ｔ１３及び画素電極１８が形成され、画素電極１８上に
配向膜１３が形成されている。また、この基板１４に対
向して第２の基板９が配置され、それらの間に液晶１２
が充填されている。第２基板９の液晶側には、カラーフ
イルター１０及びブラックマトリックス３０が形成さ
れ、このフイルター１０及びブラックマトリックス３０
上には、配向膜１３が形成されている。既に、説明した
ように第２基板９の視認側上には、光学素子２４及びこ
の表面に設けた偏向板４が配置されている。

【００８１】（実施例４）実施例１において、粒度分布
の広い（平均粒径＝５μｍ、粒度分布＝２〜１２μｍ）
シリカ球（商品名シリカマイクロビ−ド 触媒化成工業
製 屈折率＝１．４）を用い、球を包む透明媒質をＵＶ
硬化型のエポキシ樹脂（屈折率＝１．６５）、を用いた
以外は実施例１と同様にして液晶表示素子を作製した。
この液晶表示素子の表示画像を目視観察したところ、極
めて良好な視角特性が得られた。また、表示のにじみも
目視評価でほとんど観察されなかった。

【００８２】（実施例５）まず、図１５に示すように、
粘着材のついていない偏光板４（商品名Ｇ１２２０ＤＵ
（日東電工製））の上に、十分に撹拌され空気を含んだ
状態のＵＶ硬化型の透明なシリコーン樹脂２であるＴＦ
Ｃ７７７０（東芝シリコーン製、屈折率＝１．４）を、
０．１mmの厚さに塗布し、徐々に熱し、空気が球状に集
まり、ほぼ一層となったところで紫外線を照射する。こ
のようにすると、シリコーン樹脂中に空気（屈折率１）
でできた層状の屈折体１ができる。この上に再び前述の
シリコーン樹脂を塗布し、同様の工程を必要回数繰り返
すことによって、球が平面状に並んだ層を重ねてゆくこ
とが出来る。本実施例では、層の数は３層とした。最後
に最表面の球の層の上に再びシリコーン樹脂２を塗布
し、紫外線を充分な量照射してシリコーン樹脂を固め、
本発明の光学素子の一例を得ることが出来た。偏光板を
除いた光学素子全体の厚さは０．３mmとした。

【００８３】このようにして形成した光学素子を、画素
数が縦４８０、横６４０×３、画素ピッチ縦０．３３m
m、横０．１１mmのＴＦＴ駆動カラー液晶モジュール
（ＬＴＭ１０Ｃ０２５、東芝製）の表面（観察側の偏光
板はなし）に偏光板を外側、シリコーンの面を内側にし
て貼り付けた。この時、本発明の光学素子を形成した偏
光板の偏光軸の方向は、液晶モジュールから剥がした偏
光板の偏光軸と同じになるようにし、同モジュールのバ
ックライトをコリメーション角が７°の平行光バックラ
イトに変更した（図１０）。ＢＭ幅は、３５μｍガラス
基板の厚みは１．１mm（屈折率＝１．４）である。この
液晶表示素子の表示画像を目視観察したところ、どの方
位角から見ても法線に対して６０°以上の範囲まで表示
画像の変化がほとんど見られず、極めて良好な視角特性
が得られた。また、表示のにじみも目視評価でほとんど
観察されなかった。

【００８４】（実施例６）実施例２と同様の光学素子を
用いた。また、実施例１あるいは、２あるいは、３で使
用した液晶モジュールに使用されているのと同じＴＦＴ
アレイ及びカラ−フィルタを用いて、図１６に示すよう
なＯＣＢモードの液晶セル３を作製した。セルギャップ
は１０μｍ、使用した液晶材料の屈折率異方性が０．９
である。このセル３の裏面には、セル３の正面の光学特
性を補償する補償板１６と偏光板４を貼り、表側には上
記光学素子を偏光板４が外側になるようにして貼り付
け、実施例２と同様のモジュールを組み立てた。このよ
うにして作製した液晶表示素子は、応答速度５msの高速
応答かつ前記の実施例と同様の広視角特性が得られ、非
常に良好な画質が得られた。尚、図１６において、符号
１５は、基板を示している。

【００８５】（実施例７）実施例６と同様のＴＦＴアレ
イとカラーフィルタを用いて、図１７に示すような１８
０°ツイスト配向した液晶セル３を作製した。セルギャ
ップは１０μｍ、使用した液晶材料の屈折率異方性が
０．１４である。このセル３の裏面にセル３の正面の光
学特性を補償する補償板４と偏光板１６を貼り、表側に
は実施例４に示した本発明の光学素子の一例と同じもの
を偏光板４を外にして貼り付け、実施例４と同様に液晶
モジュールに組み立てて、特願平７−２５３３０２に提
案されている表示モードで動作させた。このようにして
作製した液晶表示素子は、応答速度画１０ms以下と高速
であり、かつ本発明の効果により視角特性が非常に良好
であった。

【００８６】（実施例８）実施例６と同様のＴＦＴアレ
イとカラーフィルタを用いて、図１８に示すようなハイ
ブリッド配向の液晶セル３を作製した。セルギャップは
５μｍ、使用した液晶材料の屈折率異方性が０．１０で
ある。このセル３の裏面にセル３の正面の光学特性を補
償する補償板１６と偏光板４を貼り、表側には実施例４
に示した本発明の光学素子の一例と同じものを偏光板４
を外にして貼り付け、実施例４と同様に液晶モジュール
に組み立てて動作させた。このようにして作製した液晶
表示素子は、応答速度画１５ms以下と高速であり、かつ
本発明の効果により視角特性が非常に良好であった。

【００８７】尚、図１６、図１７及び図１８において、
符号１７で示される矢印は、基板１５に対するラビング
方向を示している。

【００８８】（実施例９）実施例２に示した本子発明の
光学素子を、ＳＴＮ−ＬＣＤモジュールである（ＴＬＸ
−８１２３Ｓ−Ｃ３Ｘ、東芝製、画素数；縦４８０、横
６４０×３、画素ピッチ縦０．３３mm、横０．１１mm）
の表側の偏光板と貼り替え、バックライトを実施例１と
同様の平行光線バックライトに取り替えて動作させたと
ころ、極めて良好な視角特性が得られた。

【００８９】（実施例１０）実施例３の光学素子を用
い、画素数が縦４８０、横６４０×３、画素ピッチ縦
０．３３mm、横０．１１mmで画素間のブラックマトリッ
クス３０、３１の幅が４０μｍ、画素内のブラックマト
リックス幅が２０μｍのＴＦＴ駆動カラー液晶モジュー
ル（図１９）の表面（観察側の偏光板はなし）に偏光板
を外側、シリコーンの面を内側にして貼り付けた。この
時、本発明の光学素子を形成した偏光板の偏光軸の方向
は、液晶モジュールから剥がした偏光板の偏光軸と同じ
になるようにし、同モジュールのバックライトをコリメ
ーション角が９°の平行光バックライトに変更した。こ
の液晶表示素子の表示画像を目視観察したところ、どの
方位角から見ても法線に対して６０°以上の範囲まで表
示画像の変化がほとんど見られず、極めて良好な視角特
性が得られた。また、表示のにじみも目視評価で観察さ
れなかった。

【００９０】尚、図１９において、比較的大きい幅のブ
ラックマトリックス３０で囲まれる領域は、１画素に相
当し、補助ブラックストライプ３１で囲まれるセグメン
ト領域は、１画素を構成する画素構成領域であってよく
知られるように赤（Ｒ）、青（Ｂ）及び緑（Ｇ）の三原
色の構成領域に相当している。

【００９１】（実施例１１）画素間及び画素内のブラッ
クマトリックス３０、３１の幅が２０μｍであり、観察
側の液晶セル表面側で、画素間に３５μｍのが形成され
ているＴＦＴ駆動カラー液晶モジュール（図２０及び図
２１）を用いて、実施例１０と同様の液晶表示素子を作
製した。この液晶表示素子の表示画像を目視観察したと
ころ、どの方位角から見ても法線に対して６０°以上の
範囲まで表示画像の変化がほとんど見られず、極めて良
好な視角特性が得られた。また、表示のにじみも目視評
価で観察されなかった。

【００９２】尚、図２０は、液晶セル３を示す斜視図で
あり、図２１は、その平面図である。この液晶モジュー
ルでは、上部基板９と下部基板１４間に液晶層１２が介
在され、上部基板９の上面（視認側の面）にブラックマ
トリックス３０が形成され、下部基板１４の上面（液晶
層に接する面）に補助ブラックマトリックス３１が形成
されている。このような構造では、上部基板９の上面に
形成されたブラックマトリックス３０によって液晶モジ
ュールの各画素が定められ、下部基板１４の上面に形成
された補助ブラックマトリックス３１によって各画素内
の各画素を構成するＲ、Ｇ、Ｂに対応した領域を規定し
ている。通常、同一画素内のＲ、Ｇ、Ｂ構成領域を通過
した光線が混じり合っても色の再現性が低下するが、画
像の再現性に与える影響は少ない。即ち、画像は、画像
に滲みを生じることなく、明瞭に認識されるが、僅かに
画像自体の色が淡くなるにすぎない。これに対して、図
２１に示す例において、隣接する画素を通過した光線が
混じり合う場合には、例えば、Ｂ構成領域を通過した光
線とＲ構成領域を通過した光線とが混じり合う場合に
は、画像に滲みが生じ、画像の再現性が低下する。

【００９３】図２０及び図２１に示す構造例において
は、画素構成領域を規定する補助ブラックマトリックス
３１及び画素を区分するブラックマトリックス３０が設
けられていることから、より確実に隣接画素を通過する
光線が混じり合って滲みを生じる可能性を低減すること
ができる。

【００９４】（実施例１２）実施例１０において、画素
間及び画素内のブラックマトリックス３０、３１の幅が
２０μｍであり、液晶セル３に貼り付けた際に、液晶セ
ル３のブラックマトリックス３０、３１と相対向する位
置に３０μｍ幅の補助ブラックマトリックス３３が形成
された光学素子２４を、ＴＦＴ駆動カラー液晶モジュー
ル（図２２及び図２３）の表面（観察側のこの表面に
は、偏光板はない。）に偏光板を外側、シリコーンの面
を内側にして貼り付けた。この時、本発明の光学素子２
４を形成した偏光板の偏光軸の方向は、液晶モジュール
から剥がした偏光板の偏光軸と同じになるようにし、同
モジュールのバックライトをコリメーション角が９°の
平行光バックライトに変更した。この液晶表示素子の表
示画像を目視観察したところ、どの方位角から見ても法
線に対して６０°以上の範囲まで表示画像の変化がほと
んど見られず、極めて良好な視角特性が得られた。ま
た、表示のにじみも目視評価で観察されなかった。

【００９５】図２２及び図２３に示す液晶モジュール
は、より詳細には次のような構造を有している。即ち、
液晶モジュールの下部基板１４の上面（液晶層１２側）
上に画素及び画素内の構成画素領域を区画するブラック
マトリックス３０、３１が形成され、上部基板の上面
（観察側）上に偏光板を有する光学素子２４がその偏光
板を外側にして固定され、光学素子２４の観察側の面に
画素を区画する補助ブラックマトリックス３３が設けら
れている。このような構造においても図２０及び図２１
に示した構造と同様により確実に隣接画素を通過する光
線が混じり合って滲みを生じる可能性を低減することが
できる。

【００９６】（実施例１３）液晶モジュ−ルのバックラ
イトに用いられている光源として蛍光ランプ２０からの
光線を導く導光線体６の表面に、実施例２と同じ部材を
用いて実施例１と同様に本発明の光学素子２４を形成し
た。この導光線体６を用いて図２４に示すような液晶モ
ジュール用の拡散バックライトを作製した。本実施例の
バックライトは、従来の散乱を利用した拡散板を配置し
た場合に比べて、輝度が２０％向上し、輝度の視角特性
も改善した。

【００９７】（実施例１４）実施例１３に示す拡散バッ
クライトをＴＮモ−ドのＴＦＴ−ＬＣＤと組み合わせ
た、図２５に示すような液晶表示素子を作製した。この
液晶表示素子はバックライトが明るく輝度の視角特性が
良好であるため、見やすい液晶表示素子が得られた。

【００９８】（実施例１５）実施例１３に示す拡散バッ
クライトをＩＰＳモ−ドのＴＦＴ−ＬＣＤと組み合わせ
た、図２６に示すような液晶表示素子を作製した。この
液晶表示素子はバックライトが明るく輝度の視角特性が
良好であり、かつ液晶セル自体の視角特性も良いため、
非常に見やすい液晶表示素子が得られた。

【００９９】（実施例１６）アクリル樹脂基板上に、実
施例２と同様にして本発明の光学素子２１を形成し、図
２７に示すようにリア・プロジェクタ方式の表示システ
ムのスクリ−ン２１として用いたところ、明るく解像度
の高い画像が得られた。

【０１００】尚、図２７に示すリア・プロジェクタ方式
の表示システムにおいては、プロジェクタ５２から照射
される光線は、レンズ５４を介して液晶セルモジュール
５０に入射されてこの液晶セルモジュール５０を通過す
る際に画像情報を含む光線像に変換され、変換された光
線像がレンズ系５５、５６を介して鏡５８に入射され、
この鏡５８で反射されて鏡６０に向けられ、鏡６０で反
射された光線像がスクリ−ンとしての光学素子２１に投
影されている。このような系によれば、液晶モジュール
５０上の光線像が拡大されてスクリ−ン２１上に明る
く、しかも、高い解像度で表示される。

【０１０１】（実施例１７）ＴＮモードの液晶パネルを
ライトバルブに用いたリア・プロジェクタ方式の表示シ
ステムのスクリーンに実施例１６と同様の本発明の光学
素子を用い、液晶セルの出射光線側の偏光板を除去して
代わりにスクリ−ンの表側に偏光板を貼ったところ、ス
クリ−ンでの周囲光線の散乱が押さえられて良好な画像
が観察された。

【０１０２】（実施例１８）実施例１で用いた平行光線
バックライトに用いられている光源として蛍光ランプ２
０からの光線を導く導光線体６の裏側にカ−ボンを含有
した黒いシ−トを設置して用いた他は、実施例１と同様
に本発明の液晶モジュール用の平行光線バックライトを
作製した（図９）。本実施例のバックライトは、従来の
平行光線バックライトに比べて更に輝度の視角特性も改
善した。

【０１０３】（実施例１９）実施例１８で用いた平行光
線バックライトを用い、実施例１と同様に液晶表示素子
を作製したところ、コントラスト比の改善がなされ、良
好な画像が得られた。

【０１０４】（実施例２０）実施例１で用いた平行光線
バックライトに用いられている蛍光ランプ２０と導光線
体６の間にレンズシ−トを設置した他は実施例１と同様
に本発明の液晶モジュール用の平行光線バックライトを
作製した（図１０）。本実施例のバックライトは、従来
の平行光線バックライトに比べて更に輝度の視角特性も
改善した。

【０１０５】（実施例２１）実施例２０で用いた平行光
線バックライトを用い、実施例１と同様に液晶表示素子
を作製したところ、コントラスト比の改善がなされ、良
好な画像が得られた。

【０１０６】（実施例２２）平行光線バックライトの光
強度が正面の１％以下になる角度が４０度であるバック
ライトを用い、実施例２と同様の光学素子を用いた。ま
た、実施例１あるいは、２あるいは、３で使用した液晶
モジュールに使用されているのと同じＴＦＴアレイ及び
カラ−フィルタを用いて、図１６に示すようなＯＣＢモ
ードの液晶セル３を作製した。セルギャップは１０μ
ｍ、使用した液晶材料の屈折率異方性が０．９である。
このセルのコントラスト比が７０となる角度は５５度で
ある。このセル３の裏面には、セル３の正面の光学特性
を補償する補償板１６と偏光板４を貼り、表側には上記
光学素子を偏光板４が外側になるようにして貼り付け、
実施例２と同様のモジュールを組み立てた。このように
して作製した液晶表示素子は、応答速度５msの高速応答
かつ前記の実施例と同様の広視角特性が得られ、非常に
良好な画質が得られた。

【０１０７】（実施例２２）実施例２１において、同様
のＴＦＴアレイとカラ−フィルタを用いて、図１７に示
すような１８０度ツイスト配向した液晶セル３を作製し
た。セルギャップが１０μｍ、使用した液晶材料の屈折
率異方性が０．１４である。このセルのコントラスト比
が７０となる角度は５０度である。このセル３の裏面に
セル３の正面の光学特性を補償する補償板４と補償板１
６を貼り、表側には実施例２１に示した本発明の光学素
子の一例と同じものを偏光板４を外にして貼り付け、実
施例２１と同様に液晶モジュ−ルに組み立てて、特願平
７−２５３３０２に提案されている表示モードで動作さ
せた。このようにして作製した液晶表示素子は、応答速
度が１０ｍｓ以下と高速であり、かつ本発明の効果によ
り視角特性が非常に良好であった （実施例２３）実施例２１において、同様のＴＦＴアレ
イとカラ−フィルタを用いて、図１８に示すようなハイ
ブリッド配向の液晶セル３を作製した。セルギャップは
５μｍ、使用した液晶材料の屈折率異方性が０．１０で
ある。このセルのコントラスト比が７０となる角度は４
８度である。このセル３の裏面にセル３の正面の光学特
性を補償する補償板４と補償板１６を貼り、表側には実
施例２１に示した本発明の光学素子の一例と同じものを
偏光板４を外にして貼り付け、実施例２１と同様に液晶
モジュ−ルに組み立てて動作させた。このようにして作
製した液晶表示素子は、応答速度が１５ｍｓ以下と高速
であり、かつ本発明の効果により視角特性が非常に良好
であった

【０１０８】

【本発明の効果】本発明によれば、薄く、光線の損失が
少なく、拡散の程度を制御でき、通過する光線の偏光状
態に与える影響の少ない光学素子を得ることができる。
従って、この光学素子を、平行光線バックライトを用い
た液晶表示素子と組み合わせることで、液晶表示素子の
視角特性を大幅に改善出来ると共に、従来この視角改善
手法で問題となった表示画像のにじみを軽減させること
ができる。更に、本発明の光学素子を拡散光源の拡散板
として用いることで、輝度を向上させ或いは、配光線特
性を制御することができる。

【０１０９】更に、この光学素子をリアプロジェクタの
スクリーンに用いることで、プロジェクション表示シス
テムの画質を改善することができる。

【０１１０】本発明の効果は本発明の実施例で述べた材
料、条件に限定されるものではなく、他の材料、他の条
件においても同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学系を説明するための模式図であ
る。

【図２】図１に示された光学系の幾何学的関係を示す図
である。

【図３】滲み出し係数と半値幅との関係を示すグラフで
ある。

【図４】本発明に適用される光学素子の１例であり、球
の層が単層の場合を示す模式的断面図。

【図５】本発明に適用される光学素子の一例であり、球
の層が３層の場合を示す模式的断面図。

【図６】本発明に適用される光学素子における球のレン
ズ作用を説明する図である。

【図７】ＤＳモード消偏性を示すグラフである。

【図８】ＤＳモード視覚特性を示すグラフである。

【図９】バックライト光源装置の構造の一実施例を示す
側面図である。

【図１０】バックライト光源装置の構造の他の実施例を
示す側面図である。

【図１１】従来の液晶表示装置のコントラスト特性及び
バックライトの輝度特性をそれぞれ示すグラフである。

【図１２】本願の一実施例に係る液晶表示装置のコント
ラスト特性及びバックライトの輝度特性をそれぞれ示す
グラフである。

【図１３】本発明の光学素子の製造方法の一例を簡単に
示した図である。

【図１４】本発明の一実施例であって本発明の光学素子
を用いた液晶表示素子の模式的な断面図である。

【図１５】本発明の光学素子の製造方法の他の例を簡単
に示した図である。

【図１６】本発明の他の一実施例で、本発明の光学素子
を用いた液晶表示素子の模式的な断面図である。

【図１７】本発明の更に他の一実施例で、本発明の光学
素子を用いた液晶表示素子の模式的な断面図である。

【図１８】本発明の更にまた他の一実施例で、本発明の
光学素子を用いた液晶表示素子の模式的な断面図であ
る。

【図１９】ブラックマトリックスの配置を示す平面図で
ある。

【図２０】ブラックマトリックスの配置の他の例を示す
斜視図である。

【図２１】図２０に示したブラックマトリックスの配置
の他の例を示す平面図である。

【図２２】ブラックマトリックスの配置の更に他の例を
示す斜視図である。

【図２３】図２２に示したブラックマトリックスの配置
の他の例を示す平面図である。

【図２４】本発明の別の一実施例で、本発明の光学素子
を拡散板としてバックライトの導光線板の上に配置した
場合の模式的な断面図である。

【図２５】本発明の別の一実施例で、図２４に示すバッ
クライトを用いた液晶表示素子の模式的な断面図であ
る。

【図２６】本発明の別の一実施例で、図２４に示すバッ
クライトを用いた液晶表示素子の模式的な断面図の別の
例である。

【図２７】本発明の別の一実施例で、本発明の光学素子
をスクリーンとして用いたリア・プロジェクションシス
テムの一例を示す図である。

【図２８】従来の液晶表示装置の模式的な断面図であ
る。

【符号の説明】

１…透明な球 ２…球を包む透明媒質 ３…液晶セル ４…偏光板 ５…拡散板 ６…導光線体 ７…平行光線バックライト ８…支持基板 ９…対向基板 １０…カラーフィルタ １１…ＩＴＯ電極 １２…液晶 １３…ＴＦＴ １５…基板 １６…補償板 １７…ラビング方向 １８…保護膜 １９…配向膜 ２０…蛍光線ランプ ２１…スクリーン ２２…ライトバルブ ２３…画素電極 ３０、３１、３３…ブラックマトリックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５００ Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５００ (72)発明者 石川 正仁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 リチャード・ラン 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】視野側及びバックライト側の偏光板と、 一主面に電極が形成され、この主面が対向するように配
   置された２枚の基板間に液晶組成物が挟持され、一対の
   偏光板間に配置された液晶セルであってブラックマトリ
   ックスを有する液晶セルと、 前記視野側偏光板と前記液晶セルの間に配置された拡散
   板と、 前記バックライト側の偏光板に向けて平行光線を照射す
   るバックライトと、 を具備する液晶表示素子において、 前記平行光線のバックライトの基板中の半値幅をθ0 、
   液晶セルのブラックマトリックスから拡散板までの距離
   をＬ（基板の厚みに対して液晶の厚みが十分に小さい時
   にはＬ＝基板厚）、ブラックマトリックスの幅をＷ、画
   素ピッチをＰ、基板の屈折率をｎB 、滲み出しの距離を
   Ｂ、滲み出しの係数をＫとすると、 Ｂ≦Ｐ／Ｋ （Ｋ＝２〜１０） すなわち、 θ0 ≦sin ^-1（ｎB ・sin （tan ^-1（Ｐ／Ｋ＋Ｗ／２）
   ・１／Ｌ） となることを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】前記拡散板は、平板状の光学的に等方性の
   透明媒質中に透明で光学的に等方性かつ前記透明媒質と
   屈折率の異なる略球形状の屈折体を前記平板状透明媒質
   の主面に対して概略平行に平面状に並べた層を単層また
   は複数層設けた光学素子であることを特徴とする請求項
   １に記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】視野側及びバックライト側の偏光板と、 一主面に電極が形成され、この主面が対向するように配
   置された２枚の基板間に液晶組成物が挟持され、一対の
   偏光板間に配置された液晶セルであって画素間を区分す
   る第１のブラックマトリックスを有する液晶セルと、 前記視野側偏光板と前記液晶セルの間に配置された拡散
   板と、 前記バックライト側の偏光板に向けて平行光線を照射す
   るバックライトと、を具備する液晶表示素子において、 前記液晶表示素子は、更に画素内の構成画素を区分する
   第２のブラックマトリックスを有し、前記第１のブラッ
   クマトリックス幅がこの第２のブラックマトリックス幅
   よりも大きいことを特徴とする液晶表示素子。
4. 【請求項４】視野側及びバックライト側の偏光板と、 一主面に電極が形成され、この主面が対向するように配
   置された２枚の基板間に液晶組成物が挟持され、一対の
   偏光板間に配置された液晶セルであって画素間を区分す
   る第１のブラックマトリックスを有する液晶セルと、 前記視野側偏光板と前記液晶セルの間に配置された拡散
   板と、 前記バックライト側の偏光板に向けて平行光線を照射す
   るバックライトと、を具備する液晶表示素子において、 前記液晶セルは、画素内の構成画素を区分する第２のブ
   ラックマトリックスを有することを特徴とする液晶表示
   素子。
5. 【請求項５】前記補助ブラックマトリックスが液晶セル
   と拡散板の間で、前記液晶セルの表側表面に配設したこ
   とを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子。
6. 【請求項６】前記補助ブラックマトリックスが拡散板の
   内面に形成されたことを特徴とする請求項４に記載の液
   晶表示素子。
7. 【請求項７】視野側及びバックライト側の偏光板と、 一主面に電極が形成され、この主面が対向するように配
   置された２枚の基板間に液晶組成物が挟持され、一対の
   偏光板間に配置された液晶セルと、 前記視野側偏光板と前記液晶セルの間に配置された拡散
   板と、 前記バックライト側の偏光板に向けて平行光線を照射す
   るバックライトと、を具備する液晶表示素子において、 前記バックライト光強度が正面の１％以下になる角度を
   θｃ，前記液晶セルのコントラスト比がＸ以上となる角
   度をθｘとすると、 θｃ＜θｘ かつＸ≧６０ としたことを特徴とする液晶表示素子。
8. 【請求項８】視野側及びバックライト側の偏光板と、 一主面に電極が形成され、この主面が対向するように配
   置された２枚の基板間に液晶組成物が挟持され、一対の
   偏光板間に配置された液晶セルと、 前記視野側偏光板と前記液晶セルの間に配置された拡散
   板と、 前記バックライト側の偏光板に向けて平行光線を照射す
   るバックライトと、を具備する液晶表示素子において、 平行光線バックライトの輝度の視角特性をＹBL（φ，
   θ）、液晶セルのオフ時の視角特性をＴoff （φ，
   θ）、液晶セルのＯＦＦ時の視角特性をＴon（φ，θ）
   とすると、下記式１の関係が成立することを特徴とする
   液晶表示素子。 【数１】
9. 【請求項９】平板状の光学的に等方性の透明媒質中に透
   明で光学的に等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異なる
   略球形状の屈折体を前記平板状透明媒質の主面に対して
   概略平行に平面状に並べた層を単層または複数層設けた
   光学素子において、 前記略球形状の屈折体の直径の標準偏差が１００％以下
   であることを特徴とする光学素子。
10. 【請求項１０】平板状の光学的に等方性の透明媒質中に
    透明で光学的に等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異な
    る略球形状の屈折体を前記平板状透明媒質の主面に対し
    て概略平行に平面状に並べた層を単層または複数層設け
    た光学素子において、 前記透明な媒質の屈折率をｎ１、前記球形状屈折体の屈
    折率をｎ２とし、層の数をａとすると、 ０．６３≦（ｎ１／ｎ２）^ａ≦０．８８ または １．１２≦（ｎ１／ｎ２）^ａ≦１．５７ の関係にあることを特徴とする光学素子。
11. 【請求項１１】平板状の光学的に等方性の透明媒質中に
    透明で光学的に等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異な
    る略球形状の屈折体を前記平板状透明媒質の主面に対し
    て概略平行に平面状に並べた層を単層または複数層設け
    た光学素子において、 前記略球形状の屈折体が気体からなることを特徴とする
    光学素子。
12. 【請求項１２】視野側及びバックライト側の偏光板と、 一主面に電極が形成され、この主面が対向するように配
    置された２枚の基板間に液晶組成物が挟持され、一対の
    偏光板間に配置された液晶セルと、 前記視野側偏光板と前記液晶セルの間に配置された拡散
    板と、 前記バックライト側の偏光板に向けて平行光線を照射す
    るバックライトと、を具備する液晶表示素子において、 前記拡散板が平板状の光学的に等方性の透明媒質中に透
    明で光学的に等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異なる
    略球形状の屈折体を前記平板状透明媒質の主面に対して
    概略平行に平面状に並べた層を単層または複数層設けた
    光学素子から成り、前記略球形状の屈折体の直径の標準
    偏差が１００％以下であることを特徴とする液晶表示素
    子。
13. 【請求項１３】視野側及びバックライト側の偏光板と、 一主面に電極が形成され、この主面が対向するように配
    置された２枚の基板間に液晶組成物が挟持され、一対の
    偏光板間に配置された液晶セルと、 前記視野側偏光板と前記液晶セルの間に配置された拡散
    板と、 前記バックライト側の偏光板に向けて平行光線を照射す
    るバックライトと、を具備する液晶表示素子において、 前記拡散板は、平板状の光学的に等方性の透明媒質中に
    透明で光学的に等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異な
    る略球形状の屈折体を前記平板状透明媒質の主面に対し
    て概略平行に平面状に並べた層を単層または複数層設け
    た光学素子から成り、前記透明な媒質の屈折率をｎ１、
    前記球形状屈折体の屈折率をｎ２とし、層の数をａとす
    ると、 ０．６３≦（ｎ１／ｎ２）^ａ≦０．８８ または １．１２≦（ｎ１／ｎ２）^ａ≦１．５７ の関係にあることを特徴とする特徴とする液晶表示素
    子。
14. 【請求項１４】視野側及びバックライト側の偏光板と、 一主面に電極が形成され、この主面が対向するように配
    置された２枚の基板間に液晶組成物が挟持され、一対の
    偏光板間に配置された液晶セルと、 前記視野側偏光板と前記液晶セルの間に配置された拡散
    板と、 前記バックライト側の偏光板に向けて平行光線を照射す
    るバックライトと、を具備する液晶表示素子において、 前記拡散板は、平板状の光学的に等方性の透明媒質中に
    透明で光学的に等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異な
    る略球形状の屈折体を前記平板状透明媒質の主面に対し
    て概略平行に平面状に並べた層を単層または複数層設け
    た光学素子から成り、前記略球形状の屈折体が気体から
    なることを特徴とする液晶表示素子。
15. 【請求項１５】光変調素子によって変調された光線、ま
    たは発光線型電気光学素子からの光線をスクリーンに投
    射し、スクリーンの反対側からその投射像を観察するリ
    ア・プロジェクション方式の表示システムにおいて、平
    板状の光学的に等方性の透明媒質中に透明で光学的に等
    方性かつ前記透明媒質と屈折率の異なる略球形状の屈折
    体を前記平板状透明媒質の主面に対して概略平行に平面
    状に並べた層を単層または複数層設けた光学素子をスク
    リ−ンに用い、前記略球形状の屈折体の直径の標準偏差
    が１００％以下に定めたことを特徴とするリア・プロジ
    ェクション方式の表示システム。
16. 【請求項１６】光変調素子によって変調された光線、ま
    たは発光線型電気光学素子からの光線をスクリーンに投
    射し、スクリーンの反対側からその投射像を観察するリ
    ア・プロジェクション方式の表示システムにおいて、 平板状の光学的に等方性の透明媒質中に透明で光学的に
    等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異なる略球形状の屈
    折体を前記平板状透明媒質の主面に対して概略平行に平
    面状に並べた層を単層または複数層設けた光学素子をス
    クリ−ンに用い、前記透明な媒質の屈折率をｎ１、前記
    球形状屈折体の屈折率をｎ２とし、層の数をａとする
    と、 ０．６３≦（ｎ１／ｎ２）^ａ≦０．８８ または １．１２≦（ｎ１／ｎ２）^ａ≦１．５７ の関係に定めたことを特徴とする表示システム。
17. 【請求項１７】光変調素子によって変調された光線、ま
    たは発光線型電気光学素子からの光線をスクリーンに投
    射し、スクリーンの反対側からその投射像を観察するリ
    ア・プロジェクション方式の表示システムにおいて、 平板状の光学的に等方性の透明媒質中に透明で光学的に
    等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異なる略球形状の屈
    折体を前記平板状透明媒質の主面に対して概略平行に平
    面状に並べた層を単層または複数層設けた光学素子をス
    クリ−ンに用い、前記略球形状の屈折体を気体で構成し
    たことを特徴とする表示システム。
18. 【請求項１８】面光源の表面に、平板状の光学的に等方
    性の透明媒質中に透明で光学的に等方性かつ前記透明媒
    質と屈折率の異なる略球形状の屈折体を前記平板状透明
    媒質の主面に対して概略平行に平面状に並べた層を単層
    または複数層設けた光学素子を配置し、前記略球形状の
    屈折体の直径の標準偏差が１００％以下であることを特
    徴とする拡散光源。
19. 【請求項１９】面光源の表面に、平板状の光学的に等方
    性の透明媒質中に透明で光学的に等方性かつ前記透明媒
    質と屈折率の異なる略球形状の屈折体を前記平板状透明
    媒質の主面に対して概略平行に平面状に並べた層を単層
    または複数層設けた光学素子を配置し、この光学素子の
    前記透明な媒質の屈折率をｎ１、前記球形状屈折体の屈
    折率をｎ２とし、層の数をａとすると、 ０．６３≦（ｎ１／ｎ２）^ａ≦０．８８ または １．１２≦（ｎ１／ｎ２）^ａ≦１．５７ の関係にあることを特徴とする拡散光源。
20. 【請求項２０】面光源の表面に、平板状の光学的に等方
    性の透明媒質中に透明で光学的に等方性かつ前記透明媒
    質と屈折率の異なる略球形状の屈折体を前記平板状透明
    媒質の主面に対して概略平行に平面状に並べた層を単層
    または複数層設けた光学素子を配置し、この光学素子に
    おいて前記略球形状の屈折体が気体からなることを特徴
    とする拡散光源。
21. 【請求項２１】請求項１８、１９及び２０のいずれかに
    記載の拡散光源を背面光源に用いたことを特徴とする透
    過型液晶表示素子。
22. 【請求項２２】視野側及びバックライト側の偏光板と、 一主面に電極が形成され、この主面が対向するように配
    置された２枚の基板間に液晶組成物が挟持され、一対の
    偏光板間に配置された液晶セルと、 前記視野側偏光板と前記液晶セルの間に配置された拡散
    板と、 前記バックライト側の偏光板に向けて平行光線を照射す
    るバックライトと、を具備する液晶表示素子において、 前記拡散板が平板状の光学的に等方性の透明媒質中に透
    明で光学的に等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異なる
    略球形状の屈折体を前記平板状透明媒質の主面に対して
    概略平行に平面状に並べた層を単層または複数層設けた
    光学素子よりなり、前記略球形状の屈折体の直径が画素
    ピッチの１／４より大きい割合が５％未満であることを
    特徴とする液晶表示素子。
23. 【請求項２３】視野側及びバックライト側の偏光板と、 一主面に電極が形成され、この主面が対向するように配
    置された２枚の基板間に液晶組成物が挟持され、一対の
    偏光板間に配置された液晶セルと、 前記視野側偏光板と前記液晶セルの間に配置された拡散
    板と、 前記バックライト側の偏光板に向けて平行光線を照射す
    るバックライトと、を具備する液晶表示素子において、 前記拡散板が平板状の光学的に等方性の透明媒質中に透
    明で光学的に等方性かつ前記透明媒質と屈折率の異なる
    略球形状の屈折体を前記平板状透明媒質の主面に対して
    概略平行に平面状に並べた層を単層または複数層設けた
    光学素子よりなり、前記略球形状の屈折体の直径が画素
    ピッチの１／１０より大きい割合が１０％未満であるこ
    とを特徴とする液晶表示素子。
24. 【請求項２４】光変調素子によって変調された光線、ま
    たは発光線型電気光学素子からの光をスクリーンに投射
    し、スクリーンの反対側からその投射像を観察するリア
    ・プロジェクション方式の表示システムにおいて、平板
    状の光学的に等方性の透明な媒質中に透明で光学的に等
    方性かつ前記透明媒質と屈折率の異なる略球形状の屈折
    体を前記平板状透明媒質の主面に対して概略平行に平面
    状に並べた層を単層または複数層設けた光学素子をスク
    リーンに用い、かつ、前記略球形状の屈折体の直径を、
    スクリーン上に投射された画像の画素ピッチの１／４よ
    り大きい割合が５％未満としたことを特徴とするリア・
    プロジェクション方式の表示システム。
25. 【請求項２５】光変調素子によって変調された光線、ま
    たは発光線型電気光学素子からの光をスクリーンに投射
    し、スクリーンの反対側からその投射像を観察するリア
    ・プロジェクション方式の表示システムにおいて、平板
    状の光学的に等方性の透明な媒質中に透明で光学的に等
    方性かつ前記透明媒質と屈折率の異なる略球形状の屈折
    体を前記平板状透明媒質の主面に対して概略平行に平面
    状に並べた層を単層または複数層設けた光学素子をスク
    リーンに用い、かつ、前記略球形状の屈折体の直径を、
    スクリーン上に投射された画像の画素ピッチの１１０よ
    り大きい割合が１０％未満としたことを特徴とするリア
    ・プロジェクション方式の表示システム。
26. 【請求項２６】導光体の裏側に光吸収体を配設したこと
    を特徴とする背面光源。
27. 【請求項２７】導光体とランプの間にレンズシ−トを配
    設したことを特徴とする背面光源。
28. 【請求項２８】請求項２０、２１に記載の背面光源を用
    いたことを特徴とする透過型液晶表示素子。